في الوقت الذي طرح فيه جول أفكاره، كان يُوجد شخص يعمل في الاتجاه نفسه في ألمانيا هو يوليوس فون ماير عام 1842م. عندما نشر مقالةً له بعنوان «ملاحظات حول القوى الطبيعية غير العضوية» والتي رسم فيها الخطوط العامة لنظريته الجديدة القائلة بأن (القوة Kraft) ¹⁰⁶ متى وجدَت لا يمكن أن تفنى، وإنما يمكن تغيير شكلها.¹⁰⁷ وقد عرف ماير القوة بقوله: «شيء ما يتم استهلاكه لإنتاج الحركة، وهذا الشيء يتم استخدامه ستتم رؤيته على سبب يكافئ التأثير؛ أي مع الحركة الناتجة.» ¹⁰⁸

لكن في الواقع لم يكن يُوجد شيء كمي قام بحسابه ماير على الورق، إضافةً إلى هذا، كانت الأطروحة التي قَدَّمَها غامضة تمامًا. كان يُوجَد كلامٌ قليل الأهمية بلغة هندسية ورياضياتية متعثرة التي من المحتمل لا يُمكن أن تعني أي شيء لأي شخص. الجملة الوحيدة المهمة هي قوله: «تتحوّل الحركة إلى حرارة». وهو ما سبق وقاله رمفورد قبل أربعين سنة.¹⁰⁹

كما أنَّ ما عبر عنه ماير بقوله «القوة لا تفنى، وإنما تغيّر شكلها» يذكرنا بما سبق وطرحه ابن حزم الأندلسي قبل 800 سنة، أيضًا لم يعبر عن عبارته بشكل رياضي؛ لذلك لن نبالغ إذا قلنا إن ابن حزم الأندلسي لا يقل شأناً أو علمًا في القرن 11م عن نظیره ماير في القرن 19م. وإذْ يعتبر مؤرخ العلم الشهير جورج سارتون – بعد أن قام بمقارنة بين عملي جول وماير – أن العلم مُمتنٌ لفضل كلٌّ منهما، ¹¹⁰ فمن الحيف أن نجحف حق ابن حزم الأندلسي وألا نضمه لهما؛ كونه سبَّاقًا لهما بزمن طويل في المساهمة في الكشف عن القانون الأول في الثرموديناميك.

ذكرنا أن ماير لم يكن رياضياتيًا ولا حتى فيزيائيا تجريبيا. وقد أنجز اكتشافه الكبير بوسائل تجريدية وبسيطة؛ فهو لم يقم بأية تجارب بنفسه، بل استخدم نتائج الآخرين التجريبية. ومن الواضح بأنَّ التعميم الكبير الذي قد أحرزه في ومضة إلهام موحية، كان سيبقى غير مقنع ما لم يكن مدعومًا بمُعْطيات تجريبية فيما بعد.¹¹¹

أسلوب كتيب ماير الآخر ذي العنوان «الأيض والحركة العضوية» ¹¹² المنشور عام 1845م كان متميزًا وواضحًا. ومن بين الموضوعات التي اختارها ماير في ذاك الكتيب الشامل، نذكر بعضها من أجل إظهار الهدف منه: ¹¹³

• تفوق ماير على كارنو وكلابيرون ومهد الطريق لكلاوزيوس عندما تكلم عن المحرك الحراري وقال: «... إنَّ الحرارة التي تُمتص بوساطة البخار تكون دائمًا أكبر من الحرارة التي تُحرّر في أثناء التكاثف والفرق بينهما هو العمل المفيد.»
• يشرح بالتفصيل كيف حسب المكافئ الميكانيكي للحرارة. تلك المناقشة كانت وجيزة أكثر مما ينبغي في مقالته عام 1842م لأن تفهم وتُدرك. يُعد هذا الحساب جزءًا راسخًا من الديناميكا الحرارية – طبعا الآن أولى جدا – ولم يتضمن شيئًا له علاقة بالأحصنة التي تمزج العجينة الورقية في القدور، كما عرف في القصص الشعبية. من غير ريب، تلك الأحصنة تُذكر في المقالة، وبعض القياسات التقريبية لدرجة حرارة العجينة، إلا أنها كانت بعيدة عن أن تكون جيدةً إلى حدٍّ كافٍ لحساب المكافئ الميكانيكي للحرارة. عرضيًّا وفي هذا السياق يذكر ماير رمفورد، وهذا يعني أنه كان يعرف بشأن تجربة رمفورد مع ثقب المدفع.
• ينقل أيضًا أنَّ ماسورة المدفع الذي يُطلق قذيفة تُصبح أقل سخونة منها لو أُشعل البارود وحده في الماسورة، يقول ماير: إنَّ «الحقيقة هي معرفة شائعة.» في الواقع، ربما لو كانت في الوقت المناسب. على أية حال، فإنَّ الملاحظة المعقولة هي: أنَّ جزءًا من الطاقة الكيميائية للبارود يُحَوِّل إلى طاقة حركية للقذيفة، إذا كانت تُوجد قذيفة، وإلا فإنَّ الكل يتحول إلى حرارة.
• يوسع ماير تلك الملاحظة بالاستنتاج من اتجاهات القيم المعروفة للأيض عند الحيوانات والإنسان. الحرارة المحرَّرة في العملية الكيميائية للهضم، أو للاحتراق الداخلي للطعام، يمكن تحويلها جزئيا إلى عمل، يقول: «عند ذلك يصبح الجسم أكثر برودة.» من أجل دعم هذه الفكرة يستشهد بملاحظة نُشرت في مجلة الكيمياء الطبية، ¹¹⁴ حيث إن المؤلف وهو شخص يُدعى دوفيله Douville قام بقياس درجات الحرارة الآتية:

                   زنجي كسلان    غير عامل      في الحجرة 37°

                   الشيء نفسه      الشيء نفسه    في الشمس 40°

                        الشيء نفسه        لكنه عامل    في الشمس 39.75°

• بمتابعة الفكرة أبعد من ذلك، يقول ماير إنَّ الرجل الذي ينشر الخشب يستشعر ببرد شديد في الذراع التي تحرّك المنشار. أيضًا الحداد الذي يُسخّن قطعة حديد حتى الاحمرار بثلاث ضربات ستصبح ذراعه التي تقبض على المطرقة باردة.

ويقول إنه قد لاحظ أن الأجزاء المشغولة من الجسم تتعرق أقل في أثناء العمل المثابر المستمر من تلك الخاملة، وحول الملاحظة الأخيرة يستشهد بدليل من الإنجيل؛ أي عندما يقول الرب لآدم: «بعرق جبينك سوف تأكل الخبز.» يبدو أن ماير يعتقد أن آدم من الآن فصاعدًا سيعمل بيديه وقدميه، التي ستتعرق أقل من الرأس المستخدم قليلًا، أو غير المستخدم على الإطلاق.

• في الكتيب نفسه يعلن ماير عن رأيه بقوة ضد مفهوم القوة الحية، القوة الافتراضية التي يسلّم بها علماء الفيزيولوجيا في ذاك الوقت لشرح العمليات العضوية، أو بالأحرى وضعها جانبًا بوصفها غير قابلة للتفسير.

من ناحية ثانية، وفيما يتعلق بكل ذلك، لم يعرف ماير أبدًا ما هي طبيعة الحرارة. في كتيبه (ملاحظات حول المكافئ الميكانيكي للحَرَارة) ¹¹⁵ عام 1851م يقول: «الصلة بين الحرارة والحركة واحدة في الكم، وليس في النوع.» ويتجه لافتراض أن «الحركة يجب أن تتوقف حتى تصبح حرارة.» هنا كان مخطئًا وأمكنه معرفة ذلك. في الواقع، النظرية الميكانيكية الغرة للحرارة وجدت سابقًا، وخلال زمن قصير ستصعد إلى قمتها الأولى على يدي جيمس ماكسويل J. Maxwell (1831 – 1879م). وفقًا لتلك النظرية، فإنَّ الطاقة الحركية لحركة جسم فقط يُعاد توزيعها بين ذراته في حين يبدو أنها قد اختفت، والحرارة هي كيف نشعر بتلك الحركة المعاد توزيعها. ¹¹⁶

لقد كان ماير يرفض التسليم بأنَّ الطاقة الحركية تُوجد في الجسم الساقط لحظة اصطدامه بالأرض، وكان مُقتنعًا أنَّ هذه الطاقة تتحول إلى شكل آخر، وتحديدًا إلى حرارة. وكان يعتقد أنه يمكن أن تحدث هذه التحولات بطرائقَ مُختلفة؛ إِذْ تُوجَد أشكال مختلفة أخرى من الطاقة إلى جانب الطاقة الميكانيكية، كالطاقة الكيميائية والكهربائية والمغناطيسية. وأكد ماير على استحالة حدوث أي فقدان في أي من هذه التحولات، وهو ما جعله يُقر بوجود «مبدأ حفظ الطاقة» على أنه قانون كوني. ¹¹⁷ فقد أشار ماير إلى أنَّ سقوط وزن معين من ارتفاع (365) مترًا يؤدي إلى رفع درجة حرارة وزنٍ مُماثل من الماء من درجة صفر إلى درجة مئوية واحدة، وهو ما يعني وجود تكافؤ كمية بين الحركة الميكانيكية والحرارة. لكن القيمة المعروفة اليوم لهذا المكافئ هي عند السقوط من ارتفاع (418.4 مترا). ¹¹⁸

قام ماير أيضًا ببعض القياسات القليلة، بحسب ما توفّر لديه من معلومات تجريبية بشأن الحرارة اللازمة للحفاظ على درجة حرارة تمدُّد الهواء؛ إذْ نجح في أن يُقدِّر تقديرًا دقيقًا نسبيًّا، كم من العمل الميكانيكي يُعادل مقدارًا مُعَيَّنًا من الحرارة، إلا أنَّ أحدًا لم يهتم بشأن ما طرحه من أفكار. ¹¹⁹

تم الاعتراف في بريطانيا وأمريكا بعمل جول، أما في بقية أوروبا فقد تم الاعتراف بعمل ماير، وبعد نحو عشرين سنة من عمل الاثنين أقام الفيزيائي جون تيندال، المشرف العام على المعهد الملكي موازنة عادلة بحق الرجلين قال فيها: «لم يُعنَ ماير بالتطبيقات الميكانيكية، بل انصرف لكليته إلى التفكير، مختارًا ببصيرة رائعة، من بين معطيات الفيزياء الراهنة، النتيجة الوحيدة التي كان يمكن أن يُبنى على أساسها حساب المكافئ الحراري الميكانيكي. أما جول الذي كان يعيش وسط الأجهزة الميكانيكية فقد لجأ إلى التجربة، فوضع الأساس العريض المكين الذي كفل للنظرية الميكانيكية أن تحظى بما تحظى به الآن من القبول. كان جول يشغل معظم وقته بالاختبار اليدوي، أما ماير فتحرر من هذا العناء، فاتسع وقتُه لمتابعة النظرية في أبعد تطبيقاتها إبهامًا وتأثيرًا. ولو أنَّ الاثنين تبادلا مجالي نشاطهما فرُبَّما كان في وسع جول أن يكون ماير، وفي وسع ماير أن يكون جول.» ¹²⁰

أخيرًا، توطَّدَت أفكار الاثنين مع مناقشة أفكارهما من قبل الفيزيائي الألماني هيرمان فون هيلمو هولتز، ووضح مبدأ الطاقة أو القانون الأول في الثرموديناميك إلى أقصى درجة في بحثه (بقاء القوة). ¹²¹

______________________________

هوامش

106- كان يُقصد بهذا المصطلح الشائع أيام ماير مصطلح «الطاقة» الشائع في أيامنا.

107- ويلسون ميتشل الطاقة، ص37.

108- Troy, Daniel S., Motion and Heat, Science, Vol. 19, No. 475 (Mar. 11, 1892), American Association for the Advancement of Science, p. 148.

109- Muller, Igo, A History of Thermodynamics, p. 14.

110- Sarton, G., The Discovery of the Law of Conservation of Energy: J. R. Mayer, J. P. Joule and Sadi Carnot, p. 23.

111- Ibid, p. 21.

112- Die organische Bewegung in ihrem Zusammenhang mit dem Stoffwechsel, Verlag der C. Drechslerschen Buchhandlung, Heilbronn, 1845.

113- Müller, Ingo, A History of Thermodynamics, p. 18-19.

114- Journal de Chimie médicale, VIII Année, Février.

115- Bemerkungen über das mechanische Äquivalent der Wärme, Verlag von Johann Ulrich Landherr, Heilbronn, Vol.1, 1851, p. 169.

116- Miller, Ingo, A History of Thermodynamics, p. 20.

117- فوربس، ر. ج.، وديكستر، إ. ج.، تاريخ العلم والتكنولوجيا، ج2، ص 55.

118- كوب، كاتي ووايت هارولد جولد إبداعات النار، ص236.

119- ويلسون ميتشل الطاقة، ص37.

120- المرجع السابق نفسه، ص37.

121- فوربس، ر. ج، وديكستر، إ. ج، تاريخ العلم والتكنولوجيا، ج2، ص56.